Aùp löïc ñaát leân töôøng chaén
pa = Ka γñn.z + γw z + Kaγ H1
p
p = Kp γñn.z + γw z + Kpγ H1
Nghóa laø xem nhö lôùp thöù nhaát laø phuï taûi beà maët cuûa lôùp thöù hai :töùc laø q = γ H1 taùc ñoäng leân
lôùp thöù hai vaø lôùp 2 coù chieàu cao ( H2 = H – H1) xem nhö bò chaát phuï taûi q vaø nöôùc ngaäp beà
maët.
Hình 6-12: Caùch tính tuaàn töï aùp löïc ngang leân töôøng chaén
Ta thaáy caùch tính raát ñôn giaûn: Lôùp 1 veõ trò soá aùp löïc tröôùc, lôùp 2 phaàn haït , lôùp 2 phaàn nöôùc
• Coù aùp löïc thuûy ñoäng:
Möa lieân tuïc coù theå laøm khoái ñaát ñaép sau töôøng suõng öôùt (baõo hoøa)
Nöôùc ñöôïc thoaùt xuyeân qua töôøng chaén qua trung gian moät caùi chaên (meàn) thieát laäp ngay ôû
saùt vaùch töôøng chaén hay naèm nghieâng ôû ñaâu ñoù ñaøng sau töôøng chaén nhö hình veõ:
a) b)
Hình 6-12: aùp löïc ngang leân töôøng chaén khi coù aùp löïc thuûy ñoäng
4.4 Caùch tính aùp löïc ñaát leân töôøng chaén coù keå ñeán aùp löïc thuûy ñoäng:
Döïng löôùi thaám (löu voõng);
+ + =
K
γ
d z
z H1
H2
K
γ
1 H1 K
γ
’H1
γ
wH1 K
γ
1 H1 + K
γ
’H1 +γwH1
Lôùp 1 (daøy H1)
Do phaàn haït
Lôùp 2 (daøy H1)
Do phaàn haït
Lôùp 2 (daøy H1)
Do phaàn Nöôùc
U
∆h
∆h
nuoc
u
γ
W
R
U
Xeùt ñeán aùp löïc thuûy ñoäng
Aùp löïc ñaát leân töôøng chaén
Do tính thaám cuûa taám huùt nöôùc lôùn hôn raát nhieàu so vôùi khoái ñaát ñaép sau töôøng, neân
xem nhö trong loã roãng cuûa taám huùt nöôùc khoâng coù aùp löïc nöôùc ( baèng aùp löïc khí
quyeån), neân moãi ñieåm treân bieân giöõa taám huùt nöôùc vaø ñaát ñaép, chieàu cao toång coäng
cuûa coät aùp = chieàu cao coät nöôùc ñoä cao. Ñöôøng ñaúng theá vì vaäy phaûi caét bieân naøy taïi
nhöõng khoaûng thaúng ñöùng ñeàu nhau vaø baèng ∆h : Noùi khaùc ñi, bieân vöøa khoâng phaûi
laø ñöôøng thaám maø cuõng khoâng phaûi laø ñöôøng ñaúng theá.
Toå hôïp cuûa troïng löôïng toång coäng vaø löïc nöôùc taïi bieân ñöôïc xeùt ñeán trong tính toaùn.
Giaù trò cuûa aùp löïc nöôùc loã roãng taïi nhöõng ñieåm giao caét cuûa nhöõng ñöôøng ñaúng theá
vaø maët tröôït ñöôïc tính vaø veõ vuoâng goùc vôùi maët phaúng tröôït.
Löïc nöôùc taïi bieân U, taùc ñoäng vuoâng goùc vôùi maët tröôït, baèng dieän tích cuûa xuyeân ñoà
aùp löïc ( Treân hai bieân khaùc cuûa khoái ñaát tröôït, löïc nöôùc =0)
Tính toång troïng löôïng cuûa neâm (khoái tröôït)
Nhöõng löïc taùc ñoäng treân neâm tröôït ñöôïc veõ thaønh ña giaùc löïc.
Töø ñoù xaùc ñònh aùp löïc chuû ñoäng leân töôøng chaén
Choïn maët tröôït khaùc vaø trôû laïi tieán haønh caùch laøm töông töï.
Sau nhieàu maët tröôït, xaùc ñònh ñöôïc maët tröôït coù löïc xoâ ngang chuû ñoäng laø lôùn nhaát.
Ghi chuù: Caùch tính naøy aùp duïng cho töôøng chaén troïng löïc, khoâng aùp duïng cho töôøng moûng coù
neo (do bieán daïng uoán cuûa töôøng baûn neân lyù thuyeát Coulomb khoâng thoûa ñaùng)
Thí duï tính toaùn 6-3:
Cho töôøng chaén ñaát nhö hình 6-12, vaùch thoaùt nöôùc thaúng ñöùng aùp saùt löng töôøng chaén. Xaùc
ñònh löïc xoâ ngang leân töôøng khi ñaát sau töôøng trôû neân hoøan toaøn baõo hoøa do möa luõ khieán phaùt
sinh doøng chaûy ñeàu veà phía vaùch thoaùt nöôùc. Giaû söû caùc thí nghieäm khaùc cho thaáy goùc maët
phaúng tröôït seõ hôïp vôùi phöông ngang goùc 55o. Caùc thoâng soá ñaát ñaép thích hôïp laø c’ = 0, ϕ’ =
38o, δ= 15o vaø γBH = 20 kN/m2.
Xaùc ñònh löïc xoâ ngang töôøng (a) neáu vaùch thoaùt nöôùc thaúng ñöùng nghieâng beân döôùi maët phaúng
phaù hoaïi. (b) Khi khoâng coù heä thoáng thoaùt nöôùc naøo sau löng töôøng.
Giaûi:
Löu voõng xaùc ñònh tröôùc, nhö hình veõ.
Tính thaám cuûa vaùch thoaùt nöôùc chaéc chaén phaûi cao hôn ñaát ñaép sau töôøng, neân vaùch thoaùt nuôùc
vaãn khoâng baõo hoøa vaø aùp löïc nöôùc loã roãng beân trong vaùch thaám laø Zero (hay coøn ñöôïc xem
nhö baèng aùp löïc khí quyeån). Moãi ñieåm treân bieân tieáp giaùp giöõa taám thoaùt vaø ñaát ñaép , chæ coù
chieàu cao coät nöôùc cao ñoä. Ñöôøng ñaúng theá vì vaäy phaûi caét vaùch thoaùt nöôùc taïi nhöõng ñieåm
thaúng ñöùng ñeàu nhau ∆h: Bieân thoaùt nöôùc baûn thaân noù khoâng phaûi ñöôøng ñaúng theá cuõng khoâng
phaûi ñöôøng doøng.
Ta duøng ôû ñaây toå hôïp : Trong löôïng toaøn boä vaø löïc nöôùc ôû bieân. Giaù trò ALNLR taïi ñieåm giao
cuûa ñöôøng ñaúng theá vôùi maët phaúng phaù hoaïi ñöôïc tính toaùn vaø veõ vuoâng goùc vôùi maët phaúng
(nhö hình).
Dieän tích xuyeân ñoà aùp löïc U = 55 kN/m
Toång troïng löôïng cuûa neâm ñaát W = 252 kN/m
Thí duï tính toaùn coù xeùt ñeán aùp löïc thuûy ñoäng
Aùp löïc ñaát leân töôøng chaén
Nhöõng löïc taùc ñoäng treân neâm ñöôïc theå hieän treân hình 6-12b (ña giaùc löïc), Ñeå caân baèng, ña
giaùc löïc kheùp kín , vaäy ta coù theå duøng ñoà giaûi ñeå xaùc ñònh Pa = 108 kN/m
Löïc xoâ ngang Pacosδ = 105 kN/m
Choïn caùc maët tröôït khaùc, caùch laøm töông töï. Sau cuøng ta xaùc ñònh ñöôïc trò soá lôùn nhaát cuûa
löïc xoâ ngang chuû ñoäng.
• Khi vaùch thoaùt nöôùc naèm nghieâng:
Ñöôøng doøng vaø ñaúng theá phía treân vaùch thoaùt nöôùc laø thaúng ñöùng vaø naèm ngang nhö hình
veõ sau:
Hình 6-12: aùp löïc ngang leân töôøng chaén khi coù aùp löïc thuûy ñoäng vaø coù vaùch thoaùt nöôùc
Nhö vaäy, taïi moãi ñieåm treân maët phaúng phaù hoaïi, ALNLR baèng khoâng. Daïng naøy ñöôïc öa
chuoäng hôn vaùch thoaùt nöôùc thaúng ñöùng.
Pa = ½ KaγBHH2 coù thaønh phaàn naèm ngang Pacosδ
Ñoái vôùi tröôøng hôïp khoâng heà coù heä thoáng thoaùt nöôùc naøo sau töôøng, ALNLR laø aùp löïc thuûy
tónh, cho neân löïc xoâ ngang seõ coäng vôùi löïc ñaïp cuûa nöôùc thuûy tónh naøy luoân. Töùc laø,
Pacosδ (duøng troïng löôïng rieâng ñaåy noåi) + ½ γnuocH2
Caùc sinh vieân coù theå töï laøm tieáp.
4.5 Aõnh höôûng cuûa söï phaân taàng trong khoái ñaát sau töôøng:
Ñaëc ñieåm :
• Bieåu ñoà aùp löïc giaùn ñoaïn, coù böôùc nhaûy do thay ñoåi heä soá aùp löïc ngang:
Do lôùp treân coù aùp löïc chuû hoaëc bò ñoäng thay ñoåi theo ñoä saâu, heä soá aùp löïc ngang K1
xuoáng lôùp thöù hai laïi chòu heä soá aùp löïc ngang (chuû hoaëc bò ñoäng) laø K2
+ =
Hình 6-13: Caùch tính aùp löïc ngang (chuû ñoäng hay bò ñoäng) leân töôøng chaén khi coù 2 lôùp ñaát
H1 ϕ1 γ1 K1
H2 ϕ2 γ2 K2
K1γ1H1
K2γ1H1 K2γ2H2 K2γ1H1+K2γ2H2
Aûnh höôûng cuûa söï phaân taàng cuûa ñaát sau töôøng
Aùp löïc ñaát leân töôøng chaén
ÔÛ Bieåu ñoà treân ϕ1 >ϕ2 neân böôùc nhaûy “ra”; ngöôïc laïi, neáu ϕ1 < ϕ2 böôùc
nhaûy “voâ” nhö hình beân:
Heä soá K laø vieát chung cho caû Ka (chuû ñoäng ) vaø Kp (bò ñoäng)
Nhaän xeùt: a) Lôùp thöù nhaát laïi ñöôïc xem nhö moät phuï taûi taùc ñoäng leân lôùp
thöù hai. Phöông thöùc naøy coù theå aùp duïng khi soá lôùp >2.
b) Ñaát ñaép sau töôøng coù goùc ma saùt trong caøng lôùn, aùp löïc chuû
ñoäng leân vaùch töôøng chaén hay cöø baûn caøng nhoû.
5 Moät soá bieän phaùp laøm giaûm aùp löïc ñaát leân töôøng chaén:
Giaûm aùp löïc ñaát leân töôøng chaén ñeån giaûm kích thöôùc tieát dieän töôøng vaø haï giaù thaønh coâng
trình. Coù theå giaûm aùp löïc ñaát leân töôøng chaén baèng caùch:
Choïn loaïi ñaát ñaép thích hôïp;
Ñoái vôùi ñaát taïi choã, caàn ñaàm neän toát ñeå ñaït ñöôïc dung troïng toái öu (naêng löôïng ñaàm
neän ñaït toái öu) laøm taêng goùc ma saùt noäi vaø giaûm ñaùng keå aùp löïc ñaát chuû ñoäng;
6 Söï saäp hoá ñaøo do khoâng choáng vaùch
• ñöôøng phaù hoaïi laø ñöôøng cong (neùt
chaám chaám) gaàn nhö laø ¼ cung troøn ñi
qua ñaùy (ñieåm A) vaø coù tieáp tuyeán laø
ñöôøng keû töø khoaûng caùch H/2 thaúng
ñöùng xuoáng.
• Ñoáng ñaát CDE taùc ñoäng aùp löïc leân haøo
gaây saäp thaønh hoá vaø thaäm chí voàng ñaùy hoá leân.
BAØI TAÄP
1. Coù moät caáu truùc töôøng chaén 8 meùt ñaát seùt. Möùc nöôùc ngaàm 4 m saâu beân döôùi beà maët ñaát.
Caùc thoâng soá ñoä beàn (söùc choáng caét ) qua phaân tích kyõ hôn ghi nhaän ñöôïc laø c’ = 8kN/m2
vaø ϕ’ = 27o. Löïc dính beát giöõa ñaát seùt vaø vaät lieäu töôøng laø cw = ½ c’; goùc ma saùt ngoaøi giöõa
vaät lieäu töôøng vaø ñaát laø δ = 2/3 ϕ’. Troïng löôïng rieâng cuûa ñaát caû treân vaø döôùi möùc nöôùc
ngaàm ñeàu laø 20 kN/m3. Haõy xaùc ñònh söï phaân boá aùp löïc cuûa ñaát leân töôøng chaén naøy.
(Gôïi yù: Döôùi MNN, ñaát chòu taùc ñoäng ñaåy noåi. Tính vaø veõ bieåu ñoà aùp löïc theo ñoä saâu)
2. Hoá ñaøo cuûa moät coïc Barrette coù daïng moät caùi haøo nhö hình 6-15. Goïi aùp löïc cuûa dung
dòch bôm vaøo beân trong haøo laø P coù trò soá P = ½ γben(nH)2, trong ñoù H laø chieàu cao ñaát phaûi
ñaøo, nH laø chieàu cao cuûa khoái dung dòch tính töø ñaùy haøo. Troïng löôïng cuûa khoái ñaát laø
W = ½ γH2cotα. Hoûi trong tröôøng hôïp vaùch baèng ñaát seùt baõo hoøa nöôùc, ϕ = 0 vaø nhö vaäy
α = 45o + o
=
ϕ
thì T = bao nhieâu ?
(Gôïi yù: Vieát caùc phöông trình caân baèng tónh hoïc
theo phöông ngang vaø ñöùng)
3. Moät töôøng chaén ñaát thaúng trôn (khoâng dính
beát ñaát ñöôïc), bò ñaåy nghieâng khoâng tröôït
K1γ1H1
D
H/ 2
H Ñöôøng phaù
hoaïi tröôït
C E
A
B
H
ình
6
-14: Hoá ñaøo ñaát dính vaø cung tröôït
Baøi taäp
H
ình
6
-15: Hoá ñaøo trong ñaát ñöôïc giöõ
vaùch baèng dung dòch bentonite
H
T
MNN
P N
nH
α
mH
W
K2γ1H1
Aùp löïc ñaát leân töôøng chaén
ngang.Öôùc tính ñoä chuyeån dòch cuûa ñænh töôøng ra khoûi vò trí ban ñaàu, sao cho traïng thaùi
caân baèng chuû ñoäng ñöôïc thieát laäp, bieát raèng ñaát sau töôøng laø loaïi caùt khoâ, coù goùc ma saùt
trong laø 34o.
4. Sau ñaây laø moâ taû veà moät töôøng chaén 2 lôùp ñaát : Lôùp treân laø caùt daøy 3m, coù γ1 = 18.2 kN/m3 ,
c1 =0 vaø goùc ma saùt trong laø ϕ1’ = 25o. Lôùp döôùi laø saïn soûi daøy 5m, coù γ2 = 21.8 kN/m3, c2
= 0 vaø goùc ma saùt trong laø ϕ2’ = 33o . Tính aùp löïc ñaåy ngang chuû ñoäng.
(Gôïi yù: Veõ caùc bieåu ñoà aùp löïc chuû ñoäng theo kieåu taùch ra töøng phaàn aùp löïc do lôùp treân daàn
truyeàn xuoáng lôùp döôùi, nhö baøi hoïc ôû tieåu muïc 4.5, roài toång hôïp treân moät hình veõ chung. Töø
ñoù, tính dieän tích caùc xuyeân ñoà aùp löïc, ta coù ñoù laø trò soá löïc ñaåy ngang chuû ñoäng).
5. Giaûi laïi baøi treân, nhöng xeùt ñeán söï xuaát hieän möùc nöôùc ngaàm taïi cao trình ranh giôùi cuûa hai
lôùp ñaát.